发动机冷却系统优化仿真计算方法技术方案

本发明专利技术提出一种发动机冷却系统优化仿真计算方法，包括以下步骤：根据冷却系统中元件的相关数据建立冷却系统模型，并根据初始工作流运行冷却系统模型以得到初步运行结果；对初步运行结果进行分析以得到新的工作流；对新的工作流进行试验设计计算，以选择元件的相关参数，并根据相关参数得到响应面模型，其中，元件的相关参数包括输入参数和输出参数；根据最优化算法和响应面模型得到最优的输出参数；根据最优的输出参数对冷却系统模型进行测试，以得到冷却系统的最优化方案。本发明专利技术的方法操作流程简单、易于实现，且提高了计算精确度及系统研发效率，同时，提高了冷却系统的性能和可靠性。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及发动机
，特别涉及一种发动机冷却系统优化仿真计算方法。
技术介绍
冷却系统是发动机的重要组成部分，良好设计的冷却系统可以保障动力装置及相关组件在理想的条件下运行，如在所有运行状态下均不会过热、快速暖起、维持恒定温度或者严格的温度变化范围等。在发动机开发过程中，发动机冷却系统台架试验等必须要到样机完成后才能开展，此时如果发现布置不当匹配不合理的情况，很多修改都不易实现，增大了优化工作的难度。因此在样机试制之前对发动机冷却系统性能进行预估并及时优化非常重要。目前已有的冷却系统计算方法的步骤如下：(1)收集冷却系统部件的相关数据，并进行参数化处理；(2)利用Flowmaster搭建一维冷却系统计算模型；(3)结合边界条件和工况状态进行模拟计算；(4)分析评价计算结果是否满足预期设计指标，当计算结果未达到预期设计指标时，对冷却系统相关部件进行优化设计，并重新执行步骤(1)-(4)，当计算结果达到预期设计指标时，输出优化设计结果。上述的这种冷却系统计算方法繁杂、重复累赘，工作量大，且机械的重复单一的操作最后得到的结果不一定是最优化的方案，也不会有创造性的方案发现。例如步骤(4)：当计算结果未达到预期设计指标时需要重新执行步骤(1)-(4)，直到结果达到预期设计指标。搭建的一维冷却系统仿真模型中，输入参数的数量很多，只靠工程师的手动输入往返尝试就失去了CAE仿真的作用。同时在众多输入参数中不容易找到影响因子最大的参数，而且影响往往是多个参数的组合造成的，重新执行步骤(1)-(4)这样的操作在执行起来很难找到最优解。另外，也很难在工程师机械单一的操作下有创新的方案发现。
技术实现思路
本专利技术旨在至少在一定程度上解决上述相关技术中的技术问题之一。为此，本专利技术的目的在于提出一种发动机冷却系统优化仿真计算方法，该方法操作流程简单、易于实现，且提高了计算精确度及系统研发效率，同时，提高了冷却系统的性能和可靠性。为了实现上述目的，本专利技术的实施例提出了一种发动机冷却系统优化仿真计算方法，包括以下步骤：根据冷却系统中元件的相关数据建立冷却系统模型，并根据初始工作流运行所述冷却系统模型以得到初步运行结果；对所述初步运行结果进行分析以得到新的工作流；对所述新的工作流进行试验设计计算，以选择元件的相关参数，并根据所述相关参数得到响应面模型，其中，所述元件的相关参数包括输入参数和输出参数；根据最优化算法和响应面模型得到最优的输出参数；根据所述最优的输出参数对所述冷却系统模型进行测试，以得到所述冷却系统的最优化方案。根据本专利技术实施例的发动机冷却系统优化仿真计算方法，首先建立冷却系统模型，并据此得到初步运行结果，对初步运行结果分析后得到新的工作流，并进行试验设计计算，得到响应面模型，通过最优化算法对其进行分析得到最优的输出参数，最后将该最优的输出参数输入至冷却系统模型进行测试，得到最优化方案。因此，该方法操作流程简单、易于实现，提高了计算分析的准确度，更好的指导冷却系统的开发和设计，提高研发效率，缩短开发周期，避免了计算分析的机械重复工作，可以准确的提出最优化方案，避免单一的机械工作造成的结果非最优化情况。同时，在概念设计阶段、试验阶段节省成本，提高冷却循环系统的性能和可靠性。另外，根据本专利技术上述实施例的发动机冷却系统优化仿真计算方法还可以具有如下附加的技术特征：在一些示例中，所述冷却系统的元件包括：水泵、电子水泵、增压器、发动机水套、机冷器、节温器、散热器、膨胀水箱及机舱暖风。在一些示例中，所述元件的相关数据包括：水泵和电子水泵的特性曲线、散热器的换热特性及流阻特性与散热特性、暖风芯体的换热特性及流阻特性、节温器的温升与温降开度曲线及流阻特性、水套的流阻特性及散热特性、膨胀水箱尺寸、管道的长度和直径。在一些示例中，所述试验设计计算包括：2层全因子法、3层全因子法或拉丁超立方法。在一些示例中，所述响应面模型为线性模型、二阶模型或插值模型。在一些示例中，所述响应面模型包括模型参数散点图、参数贡献图及可信域图。在一些示例中，所述最优化算法为序列二次规划算法或基于遗传算法的全局优化算法。在一些示例中，所述最优化方案包括所述冷却系统的各元件流量、压力和温度分布。本专利技术的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本专利技术的实践了解到。附图说明本专利技术的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：图1是根据本专利技术一个实施例的发动机冷却系统优化仿真计算方法的流程图；图2是根据本专利技术一个实施例的冷却系统模型示意图；以及图3是根据本专利技术一个实施例的新的工作流示意图；以及图4是根据本专利技术一个实施例的响应面模型的模型参数散点图。具体实施方式下面详细描述本专利技术的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本专利技术，而不能理解为对本专利技术的限制。以下结合附图描述根据本专利技术实施例的发动机冷却系统优化仿真计算方法。图1是根据本专利技术一个实施例的发动机冷却系统优化仿真计算方法的流程图。如图1所示，该方法包括以下步骤：步骤S101，根据冷却系统中元件的相关数据建立冷却系统模型，并根据初始工作流运行冷却系统模型以得到初步运行结果。具体地说，在一些示例中，例如，首先采集冷却系统中各元件的相关数据和边界等，利用Flowmaster、GT-SUITE或KULI等流体系统仿真软件搭建冷却系统模型，然后向冷却系统模型中输入各元件的相关数据，求解计算，分析计算结果，提出运行结果。其中，在本专利技术的一个实施例中，冷却系统的元件例如包括但不限于：水泵、电子水泵、增压器、发动机水套、机冷器、节温器、散热器、膨胀水箱及机舱暖风等。进一步地，元件的相关数据包括：水泵和电子水泵的特性曲线、散热器的换热特性及流阻特性与散热特性、暖风芯体的换热特性及流阻特性、节温器的温升与温降开度曲线及流阻特性、水套的流阻特性及散热特性、膨胀水箱尺寸、管道的长度和直径等。步骤S102，对初步运行结果进行分析以得到新的工作流。在具体示例中，例如，通过Optimus优化软件对上述步骤S101中得到的初步运行结果进行优化分析计算，以定义新的工作流。需要说明的是，本专利技术的实施例并不局限于使用Optimus优化软件进行优化分析，也可以是其它类似的优化软件本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种发动机冷却系统优化仿真计算方法，其特征在于，包括以下步骤：根据冷却系统中元件的相关数据建立冷却系统模型，并根据初始工作流运行所述冷却系统模型以得到初步运行结果；对所述初步运行结果进行分析以得到新的工作流；对所述新的工作流进行试验设计计算，以选择元件的相关参数，并根据所述相关参数得到响应面模型，其中，所述元件的相关参数包括输入参数和输出参数；根据最优化算法和响应面模型得到最优的输出参数；根据所述最优的输出参数对所述冷却系统模型进行测试，以得到所述冷却系统的最优化方案。

【技术特征摘要】
1.一种发动机冷却系统优化仿真计算方法，其特征在于，包括以下步骤：
根据冷却系统中元件的相关数据建立冷却系统模型，并根据初始工作流运行所述冷却
系统模型以得到初步运行结果；
对所述初步运行结果进行分析以得到新的工作流；
对所述新的工作流进行试验设计计算，以选择元件的相关参数，并根据所述相关参数
得到响应面模型，其中，所述元件的相关参数包括输入参数和输出参数；
根据最优化算法和响应面模型得到最优的输出参数；
根据所述最优的输出参数对所述冷却系统模型进行测试，以得到所述冷却系统的最优
化方案。
2.根据权利要求1所述的发动机冷却系统优化仿真计算方法，其特征在于，所述冷却
系统的元件包括：水泵、电子水泵、增压器、发动机水套、机冷器、节温器、散热器、膨
胀水箱及机舱暖风。
3.根据权利要求2所述的发动机冷却系统优化仿真计算方法，其特征在于，所述元件
的相关数据包括：水泵和电子水泵的特性曲线、散热器的换热...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵宏霞，魏丕勇，
申请(专利权)人：北汽福田汽车股份有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11